Пиролиз в бытовых твердотопливных котлах – мифы и реальность

Явление пиролиза всегда сопровождается сжигания твердого топлива в печах и котлах. Объем этого процесса зависит от двух факторов — метод сгорания и строительства системы отопления дома. Мы предлагаем детальный осмотр древесины или пиролиза угля и возможности его использования в промышленных и домашних условиях. Цель состоит в том, чтобы свергнуть мифы, придуманные продавцами и домашними пивоварами для «пиролиз» предназначен для отопления частных домов.

Что такое пиролиз — описание процесса

Теоретически каждое вещество, содержащее соединение углерода с водородом может быть сожжено, например,

• каменный уголь;
• Природный газ (метан, пропан и т.д.)
• Биомасса — свежий, сухой;
• изделия из дерева, целлюлоза, обычная древесина;
• Различные виды пластмасс
• резины из натурального или синтетического каучука;
• нефть, ее производные
• Другой угль, содержащие отходы.

Результат будет некоторое количество тепловой энергии, в зависимости от начальной влажности массы сгорания. Мы будем использовать химический шаблон для описания процессов:

Сжигание происходит быстрая реакция окисления. В идеальных условиях, каждый атом углерода соединяется с 2 молекулами кислорода, и 2 атомов водорода взаимодействуют с 1 молекулой кислорода. Безвредные отношения созданы: СО двуокись угля

_2.

и воды. Последние испаряется при нагревании, принимая часть освобожденного тепла.

Важное внимание. В реальной жизни, а не все атомы водорода и угля найти пару из-за отсутствие молекул кислорода. Таким образом, продукты сгорания содержат малую долю вредных соединений сгорания — окись углерода (CO), свободный водород (H

_2.

) И уголь в виде сажи.

Даже во время пожара, образуется пиролитические газы, которые горят над основным пламенем и в сочетании с свободным кислородом.

Пиролиз представляет собой реакцию распределения веществ под воздействием тепла и отсутствие свободного кислорода. Этот принцип используется в газовых генераторов:

1. Топливо (в частности древесины) помещают в закрытом металлическом резервуаре — реактор.
2. Сосуд нагревают снаружи до 500 … 900 градусов, а также через специальные отверстия — Lance — это разливают количество воздуха подается.
3. Под воздействием высоких температур, вещество распадается на 3 основных компонентов — окись углерода (СО), водород (Н
   
   _2.
   
   ) И константа или жидкий остаток углерода. При параллельно, небольшие количества диоксида углерода и водяной пар производится.
4. Pyrolithic газа, воспламеняющаяся смесь водород и монооксид углерода, который выходит из резервуара с отдельным трубопроводом. Отделенный газ топливо очищается, охлаждается и затем перекачивают в резервуар.

Схема простейшей сборки генератора газа с уплотнением воды

Ссылка. В производственных условиях, то производится synagaz передается на нагрев в том же самом резервуаре генератора газа.

Сжигание и пиролиз два различных процесса, которые могут протекать одновременно. Пример: Интенсивное сжигание древесины в котле печи вызывает небольшое количество окиси углерода, безвредно

_2.

Это гораздо выше. Напротив, в процессе размывания, древесина выпускает много водорода и монооксида углерода, некоторые из которых имеют время, чтобы превратить в то, что

_2.

— окисленный. Другими словами, все зависит от количества кислорода, участвующего в реакции.

Влияние повышенной влажности

Высокое содержание влаги в исходном материале является вредным для горения и пиролиза реакций. сгорания берут дерево Давайте:

1. Во время сгорания, высвобождаемая энергия потребляется для испарения воды, содержащейся в древесине. Количество тепла на выходе значительно снижается, топливо впустую.
2. Влага сильно замедляет тепловое распределение веществ. Часть тепловой энергии поглощается дымящейся водой и желаемая температура (не менее 500 ° С) не достигается. Пиролиз древесины, содержащей более 50% влаги практически невозможно.

Лучшая влажность для эффективного сжигания или распределения древесины в газогенераторе 8 … 15%. Достижение этих показателей в домашних условиях нереально, но долго сушки дров под навесом позволяет достичь влажности 20-25%.

Ссылка. При производстве пеллет и брикетов на заводе опилки сушат до влажности 8-10%. Максимальное содержание влаги в готовых гранулах — 15%.

Сырые дрова плохо горят и сильно дымят, так как при нагревании выделяются пар и сажа.

Для чего используют термическое разложение

Спектр пиролитических процессов довольно широк:

1. Производство пропилена и этилена для химической промышленности путем переработки жидких углеводородов (сырой нефти).
2. Производство древесного угля в процессе анаэробного разложения древесных отходов.
3. Тот же технологический процесс, но с ограничением подачи воздуха, позволяет производить синтез-газ из дров — смеси метана, водорода, оксида углерода и инертного азота.
4. Пиролиз угля, как бурого, так и каменного угля, — это совершенно новая область переработки. В результате получаются синтетический бензин, кокс, аммиак и каменноугольная смола. Последний производит толуол, бензол, нафталин и различные фенолы, которые используются в химической промышленности.
5. Новые решения — коммерческая переработка твердых бытовых отходов, автомобильных шин, пластмасс, органики.

Внимание. Здесь перечислены наиболее известные применения реакций пиролиза. На самом деле, есть еще много вариантов использования. Википедия говорит: процессы пиролиза до конца не изучены, и многие проекты все еще находятся в стадии разработки.

В промышленности для термического разложения используются печи пиролиза и различные типы реакторов. На схеме выше показан газогенератор, который превращает древесные отходы и опилки в газовое топливо. Основную роль играет реактор прямой сухой перегонки, в котором подготовленное сырье превращается в синтез-газ в процессе медленного сгорания.

Важная деталь. Перед поступлением в печь пиролиза или газогенератор древесину всегда измельчают и сушат до влажности не более 10%.

В промышленной химии также используется технология быстрого пиролиза, при которой реактор на короткое время нагревается до температуры 700 … 900 ° С. Цель — повысить эффективность оборудования и ускорить переработку.

Применение в быту

На бытовом уровне пиролиз помогает со следующими задачами

• очистка духовки или фритюрницы от липких жировых отложений, которые невозможно удалить механически;
• производство древесного угля;
• Отопление частного дома пиролизным твердотопливным котлом.

Лучший способ очистить сковороду — поставить ее в духовку, установить температуру 200 … 250 ° C и оставить на полчаса. Без кислорода отложения разлагаются, оставляя только золу, а пиролизные газы удаляются через вытяжку.

ИНФОРМАЦИЯ. Некоторые модели духовок имеют встроенную функцию пиролитической очистки. После завершения «варки» остается только протереть внутренние поверхности и удалить золу.

Древесный уголь используется для гриля, кузнечного дела и для более экзотических целей — заправки автомобильного газогенератора (как он работает, мы читаем в отдельном материале). Способ производства — сжигание древесных отходов в закрытой таре, т.е. медленный пиролиз.

Целесообразность приобретения и эксплуатации пиролизных котлов — довольно спорный вопрос. Что беспокоит: даже продавцы, представляющие устройства для производства отопительных газов на знаменитой выставке Aquatherm, не могут внятно объяснить, что такое пиролиз. Если не верите — посмотрите это видео:

Предлагаем подробную разбивку проблем, связанных с пиролизными дровяными теплогенераторами.

Мифы о пиролизных ТТ-котлах

Основное конструктивное отличие газового отопления от традиционного котла прямого сжигания — две камеры вместо одной. Керамическое сопло помещается между двумя печами, и воздух нагнетается вентилятором. Металлические стены пиролизной установки защищены футеровкой из огнеупорного кирпича. Как это работает:

1. Дрова или уголь помещаются в верхнюю (первичную) камеру и поджигаются.
2. Автоматика запускает вентилятор зарядки.
3. При повышении температуры в камере сгорания до 500 градусов выделяются пиролизные газы.
4. Летучие соединения переносятся с общим потоком продуктов сгорания в нижнюю вторичную камеру, где они сжигаются в присутствии кислорода (предположительно).

Поперечный разрез газового обогревателя

Фактически, синтез-газ, полученный таким образом, начинает гореть уже в первичной камере сгорания, поскольку нагнетатель подает избыточный воздух. Только факел с пламенем нацелен на вторую камеру … и все. Затем продукты сгорания проходят через дымовые трубы теплообменника, нагревают хладагент и поднимаются по дымоходу.

Добавка. Еще одна конструкция нагревателей — без вентилятора, вторичная камера находится вверху. В плане пиролиза такая концепция не работает, устройство работает как обычный водогрейный котел на дровах, хотя стоит в два раза дороже своих классических аналогов.

Сторонники пиролизных теплогенераторов (это как производители данных устройств, так и продавцы, и домашние умельцы) приписывают котлам ТТ следующие преимущества:

• топливо сгорает полностью и остаток золы практически равен нулю;
• время горения — 10 часов и более;
• низкое количество вредных выбросов в атмосферу;
• Высокий КПД за счет КПД 86 … 90% (индексы производителей) по сравнению с традиционными котлами с КПД 75%.

Попробуем посмотреть на истинность этих утверждений. Первый момент: если вы загрузите камеру сгорания сухими дровами (таковые требуются в соответствии с инструкцией по эксплуатации каменки), после сгорания останется немного золы. Воздушный поток, создаваемый вентилятором и ускоренный в сопле, просто направит остатки света в дымоход.

Из-за того, что газы вытесняются из камеры сгорания, во вторичной камере остается только более крупная фракция золы.

В результате получаем практически пустую пепельницу, иллюзию полного сгорания. Если в классический котел ТТ с турбонагнетателем положить сухие дрова, то получится аналогичный нагар — немного золы на дне. Это означает, что полнота сгорания зависит от качества топлива, а не от конструкции теплогенератора.

Внимание. Размещение необработанной древесины с влажностью выше 50% даст отрицательный результат в каждом котле. Рассматривать такие варианты нет смысла.

Кратко ответим на остальные утверждения:

1. Время горения 10-12 часов реально. Другое дело, что этот показатель достигается за счет размеров камеры сгорания (100 литров и более), в которой вмещается много дров. Пиролиз тут ни при чем.
2. Претензии об экологичности котла верны. Вентилятор выдувает лишний воздух, выделяя очень мало токсичных газов. В дежурном режиме в топке нет кислорода, дрова медленно тлеют и количество вредных выбросов увеличивается.
3. КПД котла на уровне 90% — это сказка. В режиме активного горения принцип работы котла аналогичен турбинным вариантам традиционных агрегатов, КПД которых не превышает 75%. Когда вентилятор выключен, пламя гаснет, и тлеющие угли выделяют мало тепла.

Выводы. Купить газовую модель твердотопливного котла — идея весьма сомнительная. Устройство в три раза дороже обычных версий и вдвое тяжелее из-за коврового покрытия. Самодельные теплогенераторы, как правило, надежнее и дешевле заводских, но слишком громоздки. По экономичности и прочим характеристикам они не превосходят классические котлы ТТ с турбиной или цепным регулятором.

Наше мнение подтвердит известный практикующий специалист в своем видео:

Заключение

В целом пиролиз — довольно полезное явление, широко используемое в промышленной химии. На бытовом уровне процессы пиролиза используются редко, хотя любая дровяная печь или котел выделяет горючие газы. Так что нет смысла покупать дорогие пиролизные модели.